BIPV: มากกว่าแค่โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบ PV แบบบูรณาการสำหรับอาคารได้รับการอธิบายว่าเป็นสถานที่ที่ผลิตภัณฑ์ PV ที่ไม่มีการแข่งขันกำลังพยายามเข้าสู่ตลาด แต่นั่นอาจไม่ยุติธรรม Björn Rau ผู้จัดการฝ่ายเทคนิคและรองผู้อำนวยการของ PVcomB กล่าว

Helmholtz-Zentrum ในเบอร์ลิน ซึ่งเชื่อว่าจุดเชื่อมโยงที่ขาดหายไปในการใช้งาน BIPV อยู่ที่จุดตัดระหว่างชุมชนอาคาร อุตสาหกรรมการก่อสร้าง และผู้ผลิต PV

จากนิตยสาร PV

การเติบโตอย่างรวดเร็วของแผงโซลาร์เซลล์ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาได้เข้าถึงตลาดโลกที่มีการติดตั้งประมาณ 100 GWp ต่อปี ซึ่งหมายความว่ามีการผลิตและจำหน่ายแผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 350 ถึง 400 ล้านแผงต่อปี อย่างไรก็ตาม การนำแผงโซลาร์เซลล์ไปติดตั้งในอาคารยังคงเป็นตลาดเฉพาะกลุ่ม ตามรายงานล่าสุดของโครงการวิจัย Horizon 2020 ของสหภาพยุโรป PVSITES พบว่ามีเพียงประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งแล้วเท่านั้นที่รวมเข้ากับโครงสร้างอาคารในปี 2016 ตัวเลขที่เล็กน้อยนี้โดดเด่นเป็นพิเศษเมื่อพิจารณาว่ามีการใช้พลังงานมากกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ CO2 ทั้งหมดที่ผลิตขึ้นทั่วโลกนั้นใช้ในเมือง และประมาณ 40 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดมาจากเขตเมือง

เพื่อรับมือกับความท้าทายด้านก๊าซเรือนกระจกและส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าในสถานที่ รัฐสภาและคณะมนตรีแห่งยุโรปได้แนะนำคำสั่ง 2010/31 / EU เกี่ยวกับประสิทธิภาพด้านพลังงานของอาคาร ซึ่งเรียกว่า "อาคารพลังงานเกือบเป็นศูนย์ (NZEB)" คำสั่งนี้ใช้กับอาคารใหม่ทั้งหมดที่จะสร้างขึ้นหลังจากปี 2021 สำหรับอาคารใหม่ที่ใช้เป็นที่อยู่อาศัยของสถาบันสาธารณะ คำสั่งนี้มีผลใช้บังคับเมื่อต้นปีนี้

ไม่มีการกำหนดมาตรการเฉพาะเจาะจงใดๆ เพื่อให้ได้สถานะ NZEB เจ้าของอาคารสามารถพิจารณาถึงประเด็นด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน เช่น การป้องกันความร้อน การกู้คืนความร้อน และแนวคิดการประหยัดพลังงาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสมดุลพลังงานโดยรวมของอาคารเป็นเป้าหมายด้านกฎระเบียบ การผลิตพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ภายในหรือรอบๆ อาคารจึงมีความจำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน NZEB

ศักยภาพและความท้าทาย

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการนำ PV มาใช้จะมีบทบาทสำคัญในการออกแบบอาคารในอนาคตหรือการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานของอาคารที่มีอยู่ มาตรฐาน NZEB จะเป็นแรงผลักดันในการบรรลุเป้าหมายนี้ แต่ไม่ใช่เพียงเท่านั้น Building Integrated Photovoltaics (BIPV) สามารถใช้กระตุ้นพื้นที่หรือพื้นผิวที่มีอยู่เพื่อผลิตไฟฟ้าได้ ดังนั้น จึงไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่เพิ่มเติมเพื่อนำ PV เข้ามาในเขตเมืองมากขึ้น ศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าสะอาดจาก PV แบบบูรณาการนั้นมีมหาศาล ดังที่สถาบัน Becquerel พบในปี 2559 ส่วนแบ่งที่เป็นไปได้ของการผลิต BIPV ในความต้องการไฟฟ้าทั้งหมดอยู่ที่มากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ในเยอรมนี และสำหรับประเทศทางตอนใต้ (เช่น อิตาลี) อาจอยู่ที่ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์

แต่ทำไมโซลูชัน BIPV จึงยังมีบทบาทเพียงเล็กน้อยในธุรกิจพลังงานแสงอาทิตย์ ทำไมจึงแทบไม่ได้รับการพิจารณาในโครงการก่อสร้างเลย

เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ ศูนย์วิจัย Helmholtz-Zentrum ของเยอรมนีในกรุงเบอร์ลิน (HZB) ได้ทำการวิเคราะห์ความต้องการเมื่อปีที่แล้วโดยจัดเวิร์กช็อปและสื่อสารกับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียจากทุกพื้นที่ของ BIPV ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าไม่มีการขาดแคลนเทคโนโลยีในตัวเอง

ในการประชุมเชิงปฏิบัติการของ HZB ผู้คนจำนวนมากจากอุตสาหกรรมก่อสร้าง ซึ่งกำลังดำเนินโครงการก่อสร้างใหม่หรือปรับปรุงใหม่ ยอมรับว่ายังมีช่องว่างด้านความรู้เกี่ยวกับศักยภาพของ BIPV และเทคโนโลยีสนับสนุน สถาปนิก นักวางแผน และเจ้าของอาคารส่วนใหญ่ไม่มีข้อมูลเพียงพอที่จะผสานเทคโนโลยี PV เข้ากับโครงการของตน ส่งผลให้มีข้อสงวนมากมายเกี่ยวกับ BIPV เช่น การออกแบบที่น่าดึงดูด ต้นทุนที่สูง และความซับซ้อนที่มากเกินไป เพื่อเอาชนะความเข้าใจผิดที่เห็นได้ชัดเหล่านี้ ความต้องการของสถาปนิกและเจ้าของอาคารจะต้องมาก่อน และการทำความเข้าใจว่าผู้มีส่วนได้ส่วนเสียเหล่านี้มอง BIPV อย่างไรต้องเป็นสิ่งสำคัญที่สุด

การเปลี่ยนแปลงความคิด

ระบบ BIPV แตกต่างจากระบบโซลาร์บนหลังคาทั่วไปในหลายๆ ด้าน ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีความอเนกประสงค์หรือคำนึงถึงรูปลักษณ์ภายนอก หากผลิตภัณฑ์ได้รับการพัฒนาเพื่อบูรณาการเข้ากับองค์ประกอบของอาคาร ผู้ผลิตจะต้องพิจารณาใหม่ สถาปนิก ผู้สร้าง และผู้อยู่อาศัยในอาคารคาดหวังให้มีฟังก์ชันการทำงานแบบเดิมในผิวอาคาร ในมุมมองของพวกเขา การผลิตพลังงานเป็นคุณสมบัติเพิ่มเติม นอกจากนี้ ผู้พัฒนาระบบ BIPV แบบอเนกประสงค์ยังต้องพิจารณาด้านต่างๆ ต่อไปนี้ด้วย

- การพัฒนาโซลูชันที่ปรับแต่งได้คุ้มต้นทุนสำหรับองค์ประกอบอาคารที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีขนาด รูปร่าง สี และความโปร่งใสที่หลากหลาย

- การพัฒนาเกณฑ์มาตรฐานและราคาที่น่าดึงดูด (เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือวางแผนที่จัดทำไว้แล้ว เช่น Building Information Modeling (BIM))

- การผสานรวมองค์ประกอบของโฟโตวอลตาอิคเข้ากับองค์ประกอบของอาคารใหม่ผ่านการผสมผสานระหว่างวัสดุก่อสร้างและองค์ประกอบที่สร้างพลังงาน

- มีความทนทานสูงต่อเงาชั่วคราว (ในพื้นที่)

- เสถียรภาพในระยะยาวและการเสื่อมลงของเสถียรภาพในระยะยาวและกำลังขับ เช่นเดียวกับเสถียรภาพในระยะยาวและการเสื่อมลงของรูปลักษณ์ภายนอก (เช่น ความคงตัวของสี)

- การพัฒนาแนวคิดการติดตามและการบำรุงรักษาเพื่อปรับให้เข้ากับเงื่อนไขเฉพาะสถานที่ (การพิจารณาความสูงในการติดตั้ง การเปลี่ยนโมดูลหรือองค์ประกอบของอาคารที่ชำรุด)

และการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมาย เช่น ความปลอดภัย (รวมถึงการป้องกันอัคคีภัย) กฎหมายอาคาร กฎหมายด้านพลังงาน ฯลฯ